细胞毒性T细胞(CTL)为主体介导的特异杀伤细胞，CTL的命名是根据体外与一定比例的特异性靶细胞孵育后杀伤一定百分率的靶细胞这一功能来确定的.因此,CTL不是一种特定的细胞,而是一个具有特异性杀伤活性的T细胞群体.在组成上,它包括CD8+T细胞和CD4+T细胞.。
CTL杀伤靶细胞的分子机制包括胞质颗粒依赖机制和FasL-Fas介导的凋亡机制：
1,胞质颗粒依赖机制
CTL可以通过外吐胞质颗粒,释放颗粒内含物,导致靶细胞的损伤.CTL胞内含许多颗粒,直径0.5~1m,主要有两种成分:颗粒核心核多囊泡结构.颗粒核心中包含穿孔素,颗粒酶和粘蛋白,而多囊泡结构则包含溶酶体酶和溶酶体的一些膜标志.穿孔素是胞质颗粒中参与靶细胞损伤过程的最主要蛋白,穿孔素似乎唯一地表达于CTL颗粒中.它可在靶细胞膜上聚合,形成穿膜孔道,以穿孔方式裂解靶细胞.
1)穿孔素的穿孔机制 穿孔素是一个含555个氨基酸的糖蛋白,分为两个重要的
功能区:补体同源区和C2区.穿孔素以单体存在,插入靶细胞膜中,发生聚合,产生多种不同聚合数目的多聚体.
CTL通过可咯外吐方式释放出穿孔素,进入细胞间隙.穿孔素在Ca++存在下,引起构象变化,暴露其疏水基团,附着并插入脂质双层膜中,在靶细胞膜表面形成多个孔洞,最终引起靶细胞解体。
2)胞质颗粒内其它酶或分子依赖的非穿孔素机制 A 丝氨酸脂酶/颗粒酶;B 粘蛋白; TNF.
2,非胞质颗粒依赖机制—FasL/Fas机制
CTL对靶细胞的杀伤主要引起靶细胞的膜结构破裂以及核DNA的快速降解,但胞质颗粒依赖机制只能引起靶细胞的膜结构破裂,而不能导致靶细胞核DNA的降解,目前认为Fasl/Fas介导的细胞凋亡是CTL杀伤靶细胞的非胞质颗粒依赖机制.
Fas/Apo-1即CD95分子,编码分子量45103单位 的跨膜蛋白,是TNF受体相关蛋白(TNFR)的一种.Fas蛋白由胞外区,跨膜区和胞内区组成,其中胞内区含一个与细胞凋亡相关的死亡区域.Fas主要以膜受体形式存在,广泛表达于外周活化T,B细胞,NK细胞,单核细胞,成纤维细胞等.FasL是分子量为30103单位 的TNF相关II型膜蛋白,也由细胞外区,跨膜区和胞内区组成,其胞外区与TNF家族成员高度同源.FasL除了在淋巴细胞表达外,还在其他一些细胞表达,包括巨噬细胞,树突细胞,中性粒细胞,神经元细胞和若干肿瘤细胞.因靶细胞上的Fas与CTL等具有杀伤功能的细胞上的FasL结合是诱导靶细胞产生凋亡的主要途径之一,因此Fas可称死亡分子,FasL则称死亡因子.
FasL-Fas机制介导的杀伤过程可分为两个时期:激活启动期和FasL-Fas结合期.FasL-Fas机制的启动仍然必需CTL上的TCR对靶细胞MHC I-肽复合物的识别,同样需要CTL与靶细胞发生Mg++依赖的结合和粘连.激活期依赖于细胞外Ca++/Mg++环境的存在以及细胞内RNA合成与蛋白合成所需的酶与基质.TCR对靶细胞MHC I-肽复合体的识别与结合同时启动了CTL染色体DNA上FasL基因以及靶细胞染色体DNA上Fas基因的转录和翻译,随后,FasL表达在CTL细胞膜上,Fas表达于靶细胞膜上.在一些粘附分子的辅助下,二者有效地发生结合.
Fas在配体的诱导下,形成三聚体,三聚体的形成导致一种级联反应衔接子——Fas相关的含死亡区域的蛋白(FADD/MORT1)的募集.而FADD含一个蛋白-蛋白作用区域,又称死亡效应区域,可使FADD与其他含死亡效应区域的蛋白(如FLICE/MACHI/Mch5—caspase-8/胱冬肽酶8,N端含2个独立的死亡效应区域)形成二聚体.Fas三聚体对FADD的募集又导致对caspase-8前体的募集,这样便形成了Fas信号传导复合物.caspase-8前体发生自催化剪切,释放有活性的蛋白酶亚基.一旦被激活,caspase-8可连续激活其他的下游caspase,并可降解其在胞内的底物.经过caspase的一系列反应,细胞最终走向细胞凋亡。